聚乙二醇模拟干旱胁迫对花生种子萌发的影响

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聚乙二醇模拟干旱胁迫对花生种子萌发的影响

呼凤兰，李泽英，王晓晶，褚盼盼
(吕梁学院生命科学系， 山西 离石033000)

采用不同渗透势浓度的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件，探讨干旱胁迫对花生种子发芽率、发芽势、发芽指数、根长、可溶性糖及可溶性蛋白的影响。结果显示：干旱胁迫显著降低了花生种子的发芽率、发芽势、发芽指数、根长；PEG浓度为0～100 g/L，花生种子的可溶性糖含量逐渐增加，可溶性蛋白降低，浓度超过100 g/L时可溶性糖含量逐渐下降，而可溶性蛋白呈现上升趋势。

聚乙二醇； 干旱； 花生种子

我国北方存在较多的干旱和半干旱耕地，尽管许多限制因素限制着干旱地区农业的生产[1]，但是在耕地不断减少和人口持续膨胀的形势下，土地开阔且有很大潜力的干旱半干旱地区是解决我国农业问题的救命稻草。

花生作为重要的经济作物，在我国占有很高的地位[2]。我国的花生从改革开放到现在，呈稳定发展的趋势,花生产量在逐渐增加，在油料作物中占第一位；种植面积也在逐步扩大，目前在油料作物中排第二位[3]，仅低于油菜的种植面积；每年的出口量也很大，在花生出口国前列，花生也是我国在世贸中的优势产品[4]。但随着气候变暖趋势的加剧，花生旱灾发生的频率和范围将进一步扩大，严重影响了花生的高产和稳产。种子萌发是一个非常复杂的过程，会受各种环境条件的影响[5]，其中干旱对花生种子的萌发影响最大。本研究利用聚乙二醇模拟干旱胁迫，探讨在不同的干旱条件下花生种子在萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、根长、可溶性糖及可溶性蛋白的变化，为进一步降低干旱胁迫对花生种子萌发的影响以及选育抗旱花生品种提供理论依据。

图1 干旱胁迫对花生种子萌发的影响

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的花生品种为：四粒红、晋花三号、鲁花一号。

1.2 实验设计

共设7组水分梯度，即PEG 质量浓度分别为0(蒸馏水对照组)，50，100，150，200，250，300 g/L，与之对应的溶液水势约为0，-0.10，-0.20，-0.40，-0.60，-0.86，-1.20 MPa。

选取籽粒饱满、整齐一致的种子。用温度为40 ℃的水将选好的四粒红、晋花三号、鲁花一号浸泡12 h，然后用0.5%的高锰酸钾消毒10 min，消毒后用水将处理好的材料冲洗干净，使用滤纸吸干表面水分。然后将准备好的花生种子放入杀过菌的铺有2层滤纸的培养皿中, 每皿25 粒, 加适量相应浓度的聚乙二醇润湿滤纸。按照以上重复3 次。

1.3 项目测定

1.3.1 花生种子发芽势、发芽率和发芽指数的测定

发芽能力参照农作物种子检验规程[6],发芽势、发芽率的计算公式如下：

发芽势(%)=前4 d内正常发芽的种子数/供试种子总数×100%；

发芽率(%)=前7 d内正常发芽的种子数/供试种子总数×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt),式中:Gt为第t 天萌发个数,Dt 为发芽的天数(d)。

1.3.2 根长的测定

发芽试验结束后(连续3 d发芽数不变)，从3次重复处理中分别随机抽取10粒种子测量根长(取子叶以下的根长)(cm)，求平均值。

1.3.3 可溶性糖的测定

采用蒽酮比色法[7]。

1.3.4 可溶性蛋白的测定

采用考马斯亮蓝法[8]。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对花生种子萌发的影响

由图1可知，当PEG浓度为0～250 g/L时，四粒红的发芽率和发芽指数缓慢下降，PEG浓度为250～300 g/L时，发芽势和发芽率均迅速降低；PEG浓度为0～150 g/L时，四粒红的发芽势缓慢下降，PEG浓度为150～300 g/L时，发芽势迅速下降。当PEG浓度为0～150 g/L时，晋花三号的发芽率、发芽势、发芽指数缓慢下降，当浓度为150～300 g/L时，晋花三号的发芽率、发芽势、发芽指数迅速下降。当PEG浓度为0～200 g/L时，鲁花一号的发芽率、发芽势、发芽指数缓慢下降，当浓度为200～300 g/L时，鲁花一号的发芽率、发芽势、发芽指数迅速下降。因此得出，这3种花生品种萌发期的抗旱能力由强到弱是：四粒红gt;鲁花一号gt;晋花三号。

2.2 干旱胁迫对花生根长的影响

由图2可知，PEG浓度为0～200 g/L，四粒红和鲁花一号的根长变化不大，当PEG浓度为200～300 g/L时，根长迅速变短。说明两者在PEG浓度为 0～200 g/L时，根可以正常生长，PEG浓度超过200 g/L后，根受到严重抑制。晋花三号在PEG浓度为0～150 g/L时根长变化不大，在PEG浓度为150～300 g/L时，严重限制根的正常生长。

说明在PEG浓度为0～150 g/L时根可以正常生长，超过此浓度后根生长受到严重抑制。

图2 干旱胁迫对花生种子根长的影响

2.3 干旱胁迫对不同品种花生种子可溶性糖含量的影响

由图3可知，PEG浓度为0～100 g/L时，四粒红、晋花三号、鲁花一号三者的可溶性糖含量逐渐增加，PEG浓度超过100 g/L以后，可溶性糖的含量逐渐降低。表明可溶性糖含量提高是因为较低浓度的PEG 处理，刺激萌发的花生种子中淀粉加速分解的结果；可溶性糖含量降低是因为高浓度的PEG 处理，抑制淀粉分解的结果。

图3 干旱胁迫对不同品种花生种子可溶性糖含量的影响

2.4 干旱胁迫对不同品种花生种子可溶性蛋白含量的影响

图4 干旱胁迫对不同品种花生种子可溶性蛋白含量的影响

由图4可知，PEG浓度为0～100 g/L时，四粒红、晋花三号、鲁花一号的可溶性蛋白逐渐减少，PEG浓度为100～300 g/L时，可溶性蛋白开始增加。

3 结 论

PEG模拟干旱胁迫是通过调节溶液渗透压达到阻碍水分进入花生种子内部的目的。不同浓度的PEG处理对花生种子的萌发都有一定的抑制作用，通过研究得出，不同品种花生种子萌发的临界PEG水分胁迫值为：四粒红为250 g/L，鲁花一号为200 g/L，晋花三号为150 g/L，当PEG浓度超过它的临界浓度时，种子活力变弱，种子的萌发受到严重的影响；不同品种花生种子根长的临界PEG水分胁迫值为：四粒红和鲁花一号为200 g/L，晋花三号为150 g/L，说明低浓度PEG可以使花生根正常生长，浓度超过一定值后，根的生长就会受到抑制。

四粒红、晋花三号、鲁花一号的可溶性糖含量的临界PEG水分胁迫值为100 g/L，表明可溶性糖含量提高是因为较低浓度的PEG 处理，刺激萌发的花生种子中淀粉加速分解的结果；可溶性糖含量降低是因为高浓度的PEG 处理，抑制淀粉分解的结果。四粒红、晋花三号和鲁花一号中可溶性蛋白含量的临界PEG水分胁迫值为100 g/L，表明萌发种子可能启动了本能的抗逆系统，低浓度下表现为可溶性蛋白分解加速，可溶性蛋白含量逐渐降低。

通过比较得出，不同花生品种抗旱能力由强到弱是：四粒红gt;鲁花一号gt;晋花三号。

[1]孙爱清,万勇善,刘凤珍,等.干旱胁迫对不同花生品种光合特性和产量的影响[J].山东农业科学,2010(10):32-38.

[2]张智猛,胡文广,许婷婷,等.中国花生生产的发展与优势分析[J].花生学报,2005,34(3):6-10.

[3]郭峰,万书波,李新国,等.NaCl胁迫对花生种子萌发的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(3):177-181.

[4]杜红亮,费洪平,宋金平.我国花生产业优势与问题分析[J].花生学报,2003,32(3):25-28.

[5]孙跃春,陈景堂,朱宝成.影响野生植物种子萌发的环境条件研究[J].种子,2011,30(9):61-65.

[6]张洪生,胡晋.种子学[M].北京:科学出版社,2010.

[7]毕颖,刘燕,张平,等.蒽酮比色法测定大豆乳清废水中总糖含量[J].大豆科技,2006(3):24-25.

[8]杨子光,张灿军,冀天会,等.小麦抗旱性鉴定方法及评价指标研究Ⅳ萌发期抗旱指标的比较研究[J].中国农学通报,2007,23(12):173-176.

Effects of Drought Stress Simulated with Polyethylene Glycol on Seed Germination of Peanut

HUFenglan,LIZeying,WANGXiaojing,CHUPanpan
(Department of Life Science,Luliang University,Lishi Shanxi 033000,China)

In this paper,effects of drought stress on seed germination of peanut was studied,drought stress condition was simulated with Polyethylene Glycol.We explored the the effects of drought stress on germination rate,germination potential,germination index,root length,soluble sugar and soluble protein.The results showed that germination rate,germination potential,germination index and root length were decreased significantly under drought stress.When the concentration of PEG were between 0-100 g/L,the soluble sugar of peanut seed was increased gradually,soluble protein was decreased.When the concentration of PEG were between 100-300 g/L,sugar content was decreased,and soluble protein was increased.

polyethylene glycol; drought; peanut seed

2016-12-13

吕梁学院科研基金项目资助(ZRXN 201510)。

呼凤兰(1980—)，女，山西柳林县人；研究生，讲师，研究方向：生物学；E-mail：32491767@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.029

S 565.2

A

1001-4705(2017)05-0029-03